物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)發(fā)展趨勢概述.

1、物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)發(fā)展趨勢Xuedong2014-3-6n 物聯(lián)網(wǎng)通俗來講就是物物相連的網(wǎng)絡(luò)，根本上還是以互聯(lián)網(wǎng)為基礎(chǔ)，只是在它的基礎(chǔ)上做了一些延伸和擴展，延伸到了任何物體和物體之間，進行信息交換和通信。手機座機手機手機座機座機PCPCPC筆記本 狹義的物，廣義的物PCiPAD網(wǎng)絡(luò)上購物物流產(chǎn)業(yè)數(shù)字化行業(yè)，智慧地球感知傳感引子n 物聯(lián)網(wǎng)通俗來講就是物物相連的網(wǎng)絡(luò)，根本上還是以互聯(lián)網(wǎng)為基礎(chǔ)，只是在它的基礎(chǔ)上做了一些延伸和擴展，延伸到了任何物體和物體之間，進行信息交換和通信。手機座機手機手機座機座機PCPCPC筆記本 狹義的物，廣義的物PCiPAD網(wǎng)絡(luò)上購物物流產(chǎn)業(yè)數(shù)字化行業(yè)，智慧地球感知傳感什么是物聯(lián)網(wǎng)

2、？n 物聯(lián)網(wǎng)n 互聯(lián)網(wǎng)n 神經(jīng)網(wǎng)絡(luò) 進一步發(fā)展 云計算 物聯(lián)網(wǎng)n 云端n 升天與落地早先的名詞n 基于互聯(lián)網(wǎng)n 舉例n BT、電驢 計算在本地，也不在本地，不在服務(wù)器n 云盤、網(wǎng)盤：秒傳、海量存儲、海量檢索n 技術(shù)發(fā)展不會單一存在，相互推進n 智能手機n 電話IT、調(diào)制解調(diào)n 短信n 郵件n 照相n 感應(yīng)n 語音識別n GPS、GISn 航天n 工程造型n 人體工程學(xué)云計算n 物聯(lián)網(wǎng)n 服務(wù)產(chǎn)業(yè) 運營產(chǎn)業(yè) 現(xiàn)有產(chǎn)業(yè)n 使用端：租賃。n 例如：氣象數(shù)據(jù)、交通數(shù)據(jù)、地理數(shù)據(jù)、生產(chǎn)數(shù)據(jù)、制造原始數(shù)據(jù)、產(chǎn)業(yè)n 物身份唯一性n 廣域網(wǎng)，局域網(wǎng)內(nèi)，IP地址唯一性n 標(biāo)準(zhǔn)、規(guī)范物聯(lián)網(wǎng)第一章 物聯(lián)網(wǎng)概述物聯(lián)網(wǎng)

3、的起源與發(fā)展 物聯(lián)網(wǎng)的定義 物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)體系 Click to add title in here 123本章主要涉及：n物聯(lián)網(wǎng)作為一種模糊的意識或想法而出現(xiàn)，可以追溯到上世紀(jì)末。1995年比爾蓋茨在未來之路一書中就已經(jīng)提及類似于物品互聯(lián)的想法，只是當(dāng)時受限于無線網(wǎng)絡(luò)、硬件及傳感設(shè)備的發(fā)展，并未引起重視。1.1 物聯(lián)網(wǎng)的起源與發(fā)展n1999年，美國麻省理工大學(xué)Auto-ID研究中心的創(chuàng)建者之一的Kevin Ashton教授在他的一個報告中首次使用了“Internet of Things”這個短語，n事實上，Auto-ID中心的目標(biāo)就是在Internet的基礎(chǔ)上建造一個網(wǎng)絡(luò)，實現(xiàn)計算機與物品（ob

4、jects）之間的互聯(lián)，這里的物品包括各種各樣的硬件設(shè)備、軟件、協(xié)議等等。1.1 物聯(lián)網(wǎng)的起源與發(fā)展n1999年至2003年，物聯(lián)網(wǎng)方面的工作局限于實驗室中，這一時期的主要工作集中在物品身份的自動識別，如何減少識別錯誤和提高識別效率是關(guān)注的重點。n2003年，“EPC決策研討會”在芝加哥召開。作為物聯(lián)網(wǎng)方面第一個國際會議，該研討會得到了全球90多個公司的大力支持。從此，物聯(lián)網(wǎng)相關(guān)工作開始走出實驗室。1.1 物聯(lián)網(wǎng)的起源與發(fā)展n經(jīng)過工業(yè)界與學(xué)術(shù)界的共同努力，2005年物聯(lián)網(wǎng)終于大放異彩。這一年，國際電信聯(lián)盟（ITU）發(fā)布了題為ITU互聯(lián)網(wǎng)報告2005：物聯(lián)網(wǎng)的報告，物聯(lián)網(wǎng)概念開始正式出現(xiàn)在官方文

5、件中。1.1 物聯(lián)網(wǎng)的起源與發(fā)展n從此以后，物聯(lián)網(wǎng)獲得跨越式的發(fā)展，美國、中國、日本以及歐洲一些國家紛紛將發(fā)展物聯(lián)網(wǎng)基礎(chǔ)設(shè)施列為國家戰(zhàn)略發(fā)展計劃的重要內(nèi)容。n在美國，IBM提出了“智慧地球”的構(gòu)想，其中物聯(lián)網(wǎng)是不可缺少的一部分，2009年1月，美國將其提升到國家戰(zhàn)略。1.1 物聯(lián)網(wǎng)的起源與發(fā)展n在歐洲，2009年6月，歐盟在比利時首都布魯塞爾向歐洲議會、歐洲理事會、歐洲經(jīng)濟與社會委員會和地區(qū)委員會提交了以物聯(lián)網(wǎng)歐洲行動計劃為題的公告，其目的是希望歐洲通過構(gòu)建新型物聯(lián)網(wǎng)管理框架來引領(lǐng)世界物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展。 1.1 物聯(lián)網(wǎng)的起源與發(fā)展n歐盟委員會提出物聯(lián)網(wǎng)的三方面特性：n第一，不能簡單的將物聯(lián)網(wǎng)看做互聯(lián)

6、網(wǎng)的延伸，物聯(lián)網(wǎng)建立在特有基礎(chǔ)設(shè)施上，將是一系列新的獨立系統(tǒng)，當(dāng)然，部分基礎(chǔ)設(shè)施仍要依存于現(xiàn)有的互聯(lián)網(wǎng)。n第二，物聯(lián)網(wǎng)將伴隨新的業(yè)務(wù)共同發(fā)展；n第三，物聯(lián)網(wǎng)包括了多種不同的通信模式，物與人通信，物與物通信，其中特別強調(diào)了包括機對機通信（M2M）。1.1 物聯(lián)網(wǎng)的起源與發(fā)展n在我國，2009年8月溫家寶總理視察無錫中科院物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)研發(fā)中心時指出并強調(diào)，要盡快突破物聯(lián)網(wǎng)核心技術(shù)，把傳感技術(shù)和TD的發(fā)展結(jié)合起來，n此后，我國官方對物聯(lián)網(wǎng)的多次提議和眾多規(guī)劃表示我國物聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展已正式提上議事日程。1.1 物聯(lián)網(wǎng)的起源與發(fā)展n物聯(lián)網(wǎng)的英文名稱為“The Internet of Things”，由該名稱可

7、見，物聯(lián)網(wǎng)就是“物物相連的互聯(lián)網(wǎng)”。n從網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)上看，物聯(lián)網(wǎng)就是通過Internet將眾多信息傳感設(shè)備與應(yīng)用系統(tǒng)連接起來并在廣域網(wǎng)范圍內(nèi)對物品身份進行識別的分布式系統(tǒng)。 1.2.1 物聯(lián)網(wǎng)概念n物聯(lián)網(wǎng)的概念是在1999年提出的。當(dāng)時基于互聯(lián)網(wǎng)、RFID技術(shù)、EPC標(biāo)準(zhǔn)，在計算機互聯(lián)網(wǎng)的基礎(chǔ)上，利用射頻識別技術(shù)、無線數(shù)據(jù)通信技術(shù)等，構(gòu)造了一個實現(xiàn)全球物品信息實時共享的實物互聯(lián)網(wǎng)“Internet of things”（ IOT，簡稱物聯(lián)網(wǎng)）。1.2.1 物聯(lián)網(wǎng)的概念1. 物聯(lián)網(wǎng)定義目前較為公認的物聯(lián)網(wǎng)的定義是：n通過射頻識別（RFID）裝置、紅外感應(yīng)器、 全球定位系統(tǒng)、激光掃描器等信息傳感設(shè)備，

8、按約定的協(xié)議，把任何物品與互聯(lián)網(wǎng)相連接，進行信息交換和通信，以實現(xiàn)智能化識別、定位、跟蹤、監(jiān)控和管理的一種網(wǎng)絡(luò)。n當(dāng)每個而不是每種物品能夠被唯一標(biāo)識后，利用識別、通信和計算等技術(shù)，在互聯(lián)網(wǎng)基礎(chǔ)上，構(gòu)建的連接各種物品的網(wǎng)絡(luò)，就是人們常說的物聯(lián)網(wǎng)。1.2.2 物聯(lián)網(wǎng)定義及組成 物聯(lián)網(wǎng)中的“物”的涵義要滿足以下條件才能夠被納入“物聯(lián)網(wǎng)”的范圍： 要有相應(yīng)信息的接收器； 要有數(shù)據(jù)傳輸通路； 要有一定的存儲功能； 要有CPU；1.2.2 物聯(lián)網(wǎng)定義及組成 要有操作系統(tǒng)； 要有專門的應(yīng)用程序； 要有數(shù)據(jù)發(fā)送器； 遵循物聯(lián)網(wǎng)的通信協(xié)議； 在世界網(wǎng)絡(luò)中有可被識別的唯一編號。1.2.2 物聯(lián)網(wǎng)定義及組成 要有操

9、作系統(tǒng)； 要有專門的應(yīng)用程序； 要有數(shù)據(jù)發(fā)送器； 遵循物聯(lián)網(wǎng)的通信協(xié)議； 在世界網(wǎng)絡(luò)中有可被識別的唯一編號。1.2.2 物聯(lián)網(wǎng)定義及組成 2.物聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展與形成 物聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展跟互聯(lián)網(wǎng)是分不開的，主要兩個層面的意思：n物聯(lián)網(wǎng)的核心和基礎(chǔ)仍然是互聯(lián)網(wǎng)，它是在互聯(lián)網(wǎng)基礎(chǔ)上的延伸和擴展;n第二，物聯(lián)網(wǎng)是比互聯(lián)網(wǎng)更為龐大的網(wǎng)絡(luò)，其網(wǎng)絡(luò)連接延伸到了任何的物品和物品之間，這些物品可以通過各種信息傳感設(shè)備與互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)連接在一起，進行更為復(fù)雜的信息交換和通信。1.2.2 物聯(lián)網(wǎng)定義及組成 3 物聯(lián)網(wǎng)的三大特征 一般認為,物聯(lián)網(wǎng)具有以下的三大特征: 全面感知n利用RFID 、傳感器、二維碼等隨時隨地獲取物體的信息。

10、可靠傳遞n通過無線網(wǎng)絡(luò)與互聯(lián)網(wǎng)的融合，將物體的信息實時準(zhǔn)確地傳遞給用戶。1.2.2 物聯(lián)網(wǎng)定義及組成 1.2.2 物聯(lián)網(wǎng)定義及組成物聯(lián)網(wǎng)定義及組成 智能處理智能處理利用云計算、數(shù)據(jù)挖掘以及模糊識別等人工智能技術(shù)，對海量利用云計算、數(shù)據(jù)挖掘以及模糊識別等人工智能技術(shù)，對海量的數(shù)據(jù)和信息進行分析和處理，對物體實施智能化的控制。的數(shù)據(jù)和信息進行分析和處理，對物體實施智能化的控制。物聯(lián)網(wǎng)概念模型物聯(lián)網(wǎng)概念模型 4. 物聯(lián)網(wǎng)認識方面的誤區(qū) n誤區(qū)之一，把傳感器網(wǎng)絡(luò)或RFID網(wǎng)等同于物聯(lián)網(wǎng)。n誤區(qū)之二，把物聯(lián)網(wǎng)當(dāng)成互聯(lián)網(wǎng)的無邊無際的無限延伸，把物聯(lián)網(wǎng)當(dāng)成所有物的完全開放、全部互連、全部共享的互聯(lián)網(wǎng)平臺。

11、n誤區(qū)之三，認為物聯(lián)網(wǎng)就是物-物互聯(lián)的無所不在的網(wǎng)絡(luò)，因此認為物聯(lián)網(wǎng)是空中樓閣，是目前很難實現(xiàn)的技術(shù)。 n誤區(qū)之四，把物聯(lián)網(wǎng)當(dāng)成個筐，什么都往里裝；基于自身認識，把僅僅能夠互動、通信的產(chǎn)品都當(dāng)成物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用。 1.2.2 物聯(lián)網(wǎng)定義及組成 n物聯(lián)網(wǎng)是典型的交叉學(xué)科，它所涉及的核心技術(shù)包括IPv6技術(shù)、云計算技術(shù)、傳感技術(shù)、RFID智能識別技術(shù)、無線通信技術(shù)等。n因此，從技術(shù)角度講，物聯(lián)網(wǎng)專業(yè)主要涉及的專業(yè)有：計算機科學(xué)與工程、電子與電氣工程、電子信息與通訊、自動控制、遙感與遙測、精密儀器、電子商務(wù)等等。1.3.1 物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)概論 n歐盟于2009年9月發(fā)布的歐盟物聯(lián)網(wǎng)戰(zhàn)略研究路線圖白皮書中列出1

12、3類關(guān)鍵技術(shù)，包括： 標(biāo)識技術(shù)、物聯(lián)網(wǎng)體系結(jié)構(gòu)技術(shù)、通信與網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、數(shù)據(jù)和信號處理技術(shù)、軟件和算法、發(fā)現(xiàn)與搜索引擎技術(shù)、電源和能量儲存技術(shù)等。1.3.1 物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)概論 物聯(lián)網(wǎng)的技術(shù)體系框架 1.3.1 物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)概論 1.3.2 物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)體系 1. 感知、網(wǎng)絡(luò)通信和應(yīng)用關(guān)鍵技術(shù) 傳感和識別技術(shù)是物聯(lián)網(wǎng)感知物理世界獲取信息和實現(xiàn)物體控制的首要環(huán)節(jié)。傳感器將物理世界中的物理量、化學(xué)量、生物量轉(zhuǎn)化成可供處理的數(shù)字信號。識別技術(shù)實現(xiàn)對物聯(lián)網(wǎng)中物體標(biāo)識和位臵信息的獲取。1.3.2 物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)體系 網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)主要實現(xiàn)物聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)信息和控制信息的雙向傳遞、路由和控制.重點包括低速近距離無線通信技術(shù)、低功

13、耗路由、自組織通信、無線接入M2M 通信增強、IP 承載技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)傳送技術(shù)、異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)融合接入技術(shù)以及認知無線電技術(shù)。1.3.2 物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)體系 海量信息智能處理綜合運用高性能計算、人工智能、數(shù)據(jù)庫和模糊計算等技術(shù)，對收集的感知數(shù)據(jù)進行通用處理，重點涉及數(shù)據(jù)存儲、并行計算、數(shù)據(jù)挖掘、平臺服務(wù)、信息呈現(xiàn)等。1.3.2 物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)體系 面向服務(wù)的體系架構(gòu)（Service-oriented Architecture ，SOA）是一種松耦合的軟件組件技術(shù)，它將應(yīng)用程序的不同功能模塊化，并通過標(biāo)準(zhǔn)化的接口和調(diào)用方式聯(lián)系起來，實現(xiàn)快速可重用的系統(tǒng)開發(fā)和部署。SOA 可提高物聯(lián)網(wǎng)架構(gòu)的擴展性，提升應(yīng)用開發(fā)效率

14、，充分整合和復(fù)用信息資源。1.3.2 物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)體系 2. 支撐技術(shù) 物聯(lián)網(wǎng)支撐技術(shù)包括嵌入式系統(tǒng)、微機電系統(tǒng)（Micro ElectroMechanical Systems，MEMS）、軟件和算法、電源和儲能、新材料技術(shù)等。 微機電系統(tǒng)可實現(xiàn)對傳感器、執(zhí)行器、處理器、通信模塊、電源系統(tǒng)等的高度集成，是支撐傳感器節(jié)點微型化、智能化的重要技術(shù)。1.3.2 物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)體系 嵌入式系統(tǒng)是滿足物聯(lián)網(wǎng)對設(shè)備功能、可靠性、成本、體積、功耗等的綜合要求，可以按照不同應(yīng)用定制裁剪的嵌入式計算機技術(shù)，是實現(xiàn)物體智能的重要基礎(chǔ)。軟件和算法是實現(xiàn)物聯(lián)網(wǎng)功能、決定物聯(lián)網(wǎng)行為的主要技術(shù)，重點包括各種物聯(lián)網(wǎng)計算系統(tǒng)的感知

15、信息處理、交互與優(yōu)化軟件與算法、物聯(lián)網(wǎng)計算系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)與軟件平臺研發(fā)等。1.3.2 物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)體系 電源和儲能是物聯(lián)網(wǎng)關(guān)鍵支撐技術(shù)之一，包括電池技術(shù)、能量儲存、能量捕獲、惡劣情況下的發(fā)電、能量循環(huán)、新能源等技術(shù)。 新材料技術(shù)主要是指應(yīng)用于傳感器的敏感元件實現(xiàn)的技術(shù)。傳感器敏感材料包括濕敏材料、氣敏材料、熱敏材料、壓敏材料、光敏材料等。新敏感材料的應(yīng)用可以使傳感器的靈敏度、尺寸、精度、穩(wěn)定性等特性獲得改善。1.3.2 物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)體系 3. 共性技術(shù)物聯(lián)網(wǎng)共性技術(shù)涉及網(wǎng)絡(luò)的不同層面，主要包括架構(gòu)技術(shù)、標(biāo)識和解析、安全和隱私、網(wǎng)絡(luò)管理技術(shù)等。 物聯(lián)網(wǎng)架構(gòu)技術(shù)目前處于概念發(fā)展階段。物聯(lián)網(wǎng)需具有統(tǒng)一的架

16、構(gòu)，清晰的分層，支持不同系統(tǒng)的互操作性，適應(yīng)不同類型的物理網(wǎng)絡(luò)，適應(yīng)物聯(lián)網(wǎng)的業(yè)務(wù)特性。1.3.2 物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)體系 標(biāo)識和解析技術(shù)是對物理實體、通信實體和應(yīng)用實體賦予的或其本身固有的一個或一組屬性，并能實現(xiàn)正確解析的技術(shù)。物聯(lián)網(wǎng)標(biāo)識和解析技術(shù)涉及不同的標(biāo)識體系、不同體系的互操作、全球解析或區(qū)域解析、標(biāo)識管理等。1.3.2 物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)體系 安全和隱私技術(shù)包括安全體系架構(gòu)、網(wǎng)絡(luò)安全技術(shù)、“智能物體”的廣泛部署對社會生活帶來的安全威脅、隱私保護技術(shù)、安全管理機制和保證措施等。網(wǎng)絡(luò)管理技術(shù)重點包括管理需求、管理模型、管理功能、管理協(xié)議等。為實現(xiàn)對物聯(lián)網(wǎng)廣泛部署的智能物體的管理，需要進行網(wǎng)絡(luò)功能和適用性分

17、析，開發(fā)適合的管理協(xié)議。 1.3.3 物聯(lián)網(wǎng)面臨的主要技術(shù)問題物聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展主要面臨五個主要技術(shù)問題：（1）技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)問題 （2）安全問題（3）協(xié)議問題 （4）IP地址問題（5）終端問題。 1.4 物聯(lián)網(wǎng)的應(yīng)用領(lǐng)域我國的物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用領(lǐng)域主要有智能交通、環(huán)境保護、政府工作、公共安全、平安家居、智能消防、工業(yè)監(jiān)測、機械制造等。1.4 物聯(lián)網(wǎng)的應(yīng)用領(lǐng)域1. 物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用示例食品安全1.4 物聯(lián)網(wǎng)的應(yīng)用領(lǐng)域2. 物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用示例 平安城市1.4 物聯(lián)網(wǎng)的應(yīng)用領(lǐng)域3. 物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用示例 人體健康1.4 物聯(lián)網(wǎng)的應(yīng)用領(lǐng)域4. 物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用示例 智能家庭1.4 物聯(lián)網(wǎng)的應(yīng)用領(lǐng)域5. 物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用示例智慧農(nóng)業(yè) (農(nóng)業(yè)標(biāo)準(zhǔn)化生產(chǎn)監(jiān)測系統(tǒng))1.5 應(yīng)用案例：光纖傳感溫度監(jiān)測系統(tǒng) 分布式光纖光學(xué)傳感能提供完整事件發(fā)生的探測和定位。用光入射到光纖光柵時產(chǎn)生的反射光譜和透射光譜原理來獲取環(huán)境溫度及應(yīng)變的變化情況，從而實現(xiàn)對環(huán)境的連續(xù)安全檢測。1.5 應(yīng)用案例：光纖傳感溫度監(jiān)測系統(tǒng)光纖傳感溫度監(jiān)測系統(tǒng) 1.5 應(yīng)用案例：光纖傳感溫度監(jiān)測系統(tǒng)1. 產(chǎn)品概述新一代分布式光纖測溫與火災(zāi)探測系統(tǒng)利用激光在光纖中傳輸時產(chǎn)生的背向拉曼散射信號和光時域反射原理來獲取空間溫度分布信息。分布式光纖測溫與火